Projeto e dimensionamento da tampa de ventilação de um motor elétrico

Nos dias de hoje a indústria tenta tornar-se cada vez mais competitiva baixando os custos de produção e aumentando a eficiência do produto. O presente trabalho visa desenvolver uma tampa de ventilação de um motor elétrico mais competitiva mas que cumpra com o desempenho mecânico e eficiência solicitados. Para tal, começou-se por analisar alguns motores elétricos e as suas aplicações. Seguidamente apresentam-se conceitos sobre aerodinâmica e processos de fabrico que permitem apoiar as opções tomadas ao longo do estudo. Após o fundamento teórico é apresentado todo o processo de desenvolvimento de uma nova peça. Recorrendo a softwares como o solidworks e Ansys, realizou-se uma análise analítica que permitiu validar as alterações propostas na tampa de ventilação. Foram, ainda, realizadas análises experimentais com o intuito de consolidar os resultados obtidos analiticamente e garantir que o componente cumpria os requisitos impostos por organizações internacionais ligadas à indústria do oil and gas. A primeira das análises experimentais realizada testa a capacidade do material resistir ao impacto de componentes de pequenas dimensões. Esta analise permitiu garantir a utilização da tampa de ventilação em todas as áreas sem limites de normalização. A segunda permite analisar experimentalmente as alterações de design assim como testar alguns trabalhos futuros. Esta análise permitiu definir se no novo projeto da tampa desenvolvido deveria comtemplar uma alteração do diâmetro da entrada de ar da tampa de ventilação. Como resultados aparecem as decisões tomadas na presente tese, assim como analisar as metas que foram atingidas e que melhorias se pretende atingir de futuro tentando visar novas metas. Os resultados obtidos permitiram definir uma nova tampa de ventilação com a nova que irá beneficiar a empresa na sua competitividade no mercado mantendo a performance do motor.

Rendimento de motor elétrico como parâmetro de dimensionamento de bitola de alimentador conectado diretamente ao transformador

O dimensionamento de condutores de energia elétrica não leva em consideração critérios de racionalização do uso de energia elétrica. O estudo abrangeu uma avaliação sobre o dimensionamento de condutores alimentadores de energia elétrica de motores conectados diretamente a transformadores utilizados na eletrificação rural. No dimensionamento dos condutores alimentadores, indica-se que, além do atendimento à norma técnica (dimensionamento em função da capacidade de corrente do condutor e da queda de tensão admissível), também sejam considerados: (i) o número de horas de funcionamento; (ii) as características elétricas e preço de condutores; (iii) as características da instalação, como comprimento do ramal e potência do motor. Provou-se que, em algumas situações, é vantajoso aumentar a bitola do condutor além daquela exigida pela norma técnica, a fim de se economizarem energia e gastos pela menor perda no alimentador e maior rendimento do motor elétrico

As atividades de demonstração e a teoria de Vigotski: um motor elétrico de fácil construção e de baixo custo

The experimental demonstration is one of the traditional activities used in the ambit of the Science teaching and of the scientific divulgation. However, this activity has not been fully explored yet in the classroom, because teachers have faced considerable difficulties due to the lack of demonstration equipment. In this work we present the explanation of an easy and low-cost assembly of an electric motor, to be used in Physics classes in High School. In addition, we employed Vigotski’s theory to guide this experimental activity in the classroom.

Estudo da viabilidade técnica e económica da conversão para veículo elétrico

O veículo elétrico está cada vez mais presente no mercado de veículos de transporte e apresenta-se como uma solução sustentável para a mobilidade. Reduz as emissões de gases de efeito de estufa (GEE), ruído, e elimina a dependência do petróleo presente nos veículos convencionais. Numa altura em que o sector automóvel está em franca estagnação, e os preços dos combustíveis atingem máximos históricos, a conversão de veículos convencionais em veículos elétricos ganha especial relevo e apresenta-se como uma solução para alguns utilizadores ou mesmo uma oportunidade de negócio para algumas empresas. Este trabalho consiste no estudo da viabilidade técnica e económica da conversão de veículos convencionais em veículos elétricos. São identificados equipamentos essenciais para realizar uma conversão, equipamentos alternativos e alguns opcionais, modo como os equipamentos devem ser instalados no veículo, cuidados a ter durante a instalação e legislação a considerar. No critério técnico aborda-se o desempenho do veículo, velocidade máxima, autonomia, capacidade de aceleração em subidas e desempenho de cada velocidade da caixa. No critério económico o estudo focaliza-se no tempo de retorno do investimento, ponto de inviabilidade do investimento, proveitos num prazo de 10 anos de uso do veículo, e análise do impacto de alguns equipamentos alternativos no investimento total. Abordam-se todos os aspetos a ter em consideração para que se realize uma conversão com sucesso e em simultâneo realiza-se uma conversão tipo do veículo do qual sou proprietário, um Volkswagen Golf 2 de 1988. Em sintonia com os objetivos deste trabalho, demonstra-se que o veículo elétrico é uma boa opção para utilizações citadinas, e que a tecnologia já esta suficientemente madura para este tipo de utilizações, o investimento na conversão é facilmente amortizável e portanto antecipa-se uma era onde prosperarão os veículos elétricos.

Projeto de um protótipo de um veículo elétrico

Os veículos movidos com combustíveis fósseis são, hoje em dia, os veículos mais utilizados em transportes. Estes meios de transporte caracterizam-se pelo seu baixo rendimento e por serem poluentes, pelo que, nos últimos anos, tem havido um esforço em criar ou melhorar meios de transporte, através do aumento do seu rendimento e eliminando a emissão de poluentes. A utilização de máquinas elétricas como meio de locomoção é uma das soluções alternativas, uma vez que, estas apresentam um rendimento elevado e não emitem diretamente gases tóxicos, apesar das baterias serem uma das principais dificuldades, no que diz respeito à relação peso/densidade de energia. Por outro lado, as baterias, devido à sua capacidade de armazenamento de energia, podem ser utilizadas para armazenar energia da rede elétrica, contribuindo para uma melhor gestão, e também para armazenar num veículo elétrico a energia gerada em modo de travagem e que posteriormente pode ser utilizada para fazer mover o motor elétrico. Neste trabalho fez-se um projeto de um veículo elétrico (VE) e estudou-se o impacto da utilização em massa de veículos elétricos na gestão da rede de energia elétrica. A verificação experimental fez-se com um conversor DC/DC bidirecional com uma configuração em ponte H e com um conversor DC/DC redutor unidirecional. Utilizaram-se compensadores clássicos para, em malha fechada, regular o binário, a velocidade e a corrente, através de compensadores Proporcional Integrativo (PI) e Proporcional Integrativo Derivativo (PID). No desenvolvimento deste projeto, fez-se uma análise teórica, realizaram-se simulações na ferramenta MATLAB/Simulink onde foram criados modelos do veículo elétrico para verificar o seu comportamento, e seguidamente analisaram-se experimentalmente estes resultados. O controlo deste veículo foi feito com a utilização de microcontroladores de baixo custo, recorrendo a uma arquitetura de processamento distribuído/partilhado, constituindo esse estudo uma nova contribuição. Os resultados demonstraram que o rendimento dos veículos elétricos em média encontram-se nos 85-90 %, superior aos atuais 40% dos veículos a combustão interna, eliminando também a emissão de poluentes.

Investment recovery period in electric motor of higher efficiency in pumping for irrigation

Neste trabalho, ajustou-se um modelo matemático para quantificar o efeito do rendimento do motor elétrico sobre os custos de um sistema de bombeamento para irrigação na estrutura tarifária de energia elétrica convencional e horo-sazonal verde, bem como calcular o tempo de recuperação do capital investido no equipamento de maior rendimento. em seguida, o mesmo foi aplicado a um sistema de irrigação tipo pivô central em duas opções de rendimento do motor elétrico: 92,6% (linha padrão) e 94,3% (linha alto rendimento), sendo que o custo de aquisição do primeiro correspondeu a 70% do segundo. A potência do motor elétrico era de 100 cv. Os resultados mostraram que o modelo permitiu avaliar se um motor de alto rendimento era viável economicamente em relação ao motor-padrão em cada estrutura tarifária. Nas duas estruturas tarifárias, o motor de alto rendimento não foi viável. Na tarifa horo-sazonal verde, somente seria viável se seu rendimento fosse 4,46% superior ao do motor-padrão. Na tarifa convencional, somente seria viável se o ganho de rendimento superasse 2,71%.

Projeto, desenvolvimento e avaliação de um penetrômetro elétrico-eletrônico para uso em tanques de solo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de um instrumento portátil para detectar falha em rolamento de motor de indução, pela técnica do envelope, usando um DSP de 16 bits e a transformada de Hilbert

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise cinemática e dinâmica para conversão de um VW saveiro em veículo elétrico

This work aims to kinematic and dynamic analysis of a VW Saveiro in order to estimate the power requested to the engine with the imposed movement conditions. Thus, the study will be the basis to the specification of the electric engine, on the conversion of the internal combustion vehicle into electric one. First of all, a literature review was done in order to understand the state of the art for this issue and come up with the technical features of the vehicle in question. The next step is the identification and calculation of all forces acting on the prototype in motion, from 0 to 120 km/h, in intervals of 10 km/h, under the defined conditions of path and time. Then, were determined the values of the torque and rotation of the components from the transmission system, as well as the engine power, for each speed range. The results show the most influential forces on the resistence of the movement in each speed range, and the behavior of the torque curve is verified. Finally, it was also analyzed the implementation of pinwheels on the frontal area of the vehicle, in order to convert wind energy into electrical energy to supply the lighting subsystem of the vehicle and the proposal was validated. Limiting the maximum speed of the vehicle to 90 km/h, it was finally concluded that the power of the electric engine should be 40 HP

Estimativa de parâmetros técnicos da tecnologia de aplicação do glyphosate no controle de Brachiaria decumbens

A interação entre o diâmetro da mediana volumétrico (DMV), a densidade (DEN) e a cobertura (COB) proporcionada pelas gotas produzidas na pulverização, é pouco estudada e pode ter influência nas aplicações de herbicidas. Objetivou-se estimar parâmetros técnicos da tecnologia de aplicação do glyphosate no controle de Brachiaria decumbens analisando os fatores que constituem a pulverização. Os tratamentos constaram da aplicação de glyphosate em diferentes modos de operação de um pulverizador centrífugo, visando a obtenção de parâmetros da aplicação: cinco rotações do dispositivo pulverizador (105, 157, 210, 262 e 315 rad s-1) e seis velocidades de deslocamento (0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 4,5; e 6,0 km h-1), obtendo-se trinta parâmentros. O herbicida foi aplicado aos 20 dias após a emergência (DAE). O pulverizador foi adaptado em barra equipada com motor elétrico e comando para controle da velocidade de deslocamento. Foram realizadas avaliações visuais e calculada a porcentagem de acúmulo de massa de matéria seca das plantas em relação às testemunhas, que não receberam herbicida. O ensaio foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com cinco repetições, e os dados analisados por meio de regressão múltipla. Foram obtidos controles superiores a 91%, quando o pulverizador foi utilizado de modo a proporcionar DMV de 327 mm e COB 2,51%, desde que a DEN fosse de 30 gotas cm-2. Os fatores que mais afetaram o controle de B. decumbens foram a cobertura e a densidade de gotas. A pulverização do glyphosate com menores DMV e COB e maiores DEN, proporcionou melhor controle das plantas.

Comando de ondulador de tensão trifásico por PWM e técnica U/F com implementação por microcontrolador

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Monitorização de sistema de baterias para veículos elétricos

Uma das maiores preocupações do mundo neste momento prende-se com o facto da grande dependência do petróleo e seus aglomerados. Esta dependência causa dois problemas: novos estudos fomentam o começo da escassez deste produto, atirando para cima o preço deste material precioso, e a poluição que que este causa. Um dos sectores mais dependentes e que mais polui, é o dos transportes. Nos últimos anos, o mundo teve finalmente noção deste problema e uma das apostas neste sector é o desenvolvimento da célula de combustível, uma tecnologia que utiliza água como combustível, podendo ser reutilizada. É uma tecnologia ainda em fase de introdução pelo que, para já, a médio prazo não será solução. Uma solução intermédia é a utilização de energia elétrica como ―combustível‖. Apesar de grande parte da produção de energia elétrica ser a partir da queima de derivados de petróleo, os motores elétricos são por si só muito mais eficientes comparando com os motores de combustão. Não se vai aqui debater se são uma solução com viabilidade devido à questão da transferência da dependência do petróleo do sector dos transportes para o sector da produção de energia elétrica. O objetivo deste trabalho será desenvolver um sistema de faça a gestão do ―combustível‖ dos veículos elétricos, ou seja, baterias. Essa gestão tem como objetivo aumentar a autonomia do veículo e prolongar o tempo de vida das baterias. Na primeira fase, uma introdução à atualidade dos veículos elétricos, fazendo uma análise às diferentes soluções. Serão referidas os diferentes tipos de baterias e suas características, passando depois para exemplos de sistemas de gestão de baterias. A explicação da ideia para este sistema vem com o capítulo projeto, ficando a implementação para o capítulo seguinte.

Desenvolvimento de um sistema de diagnóstico de falhas em motores elétricos de indução

Os motores trifásicos de indução são os mais utilizados na indústria a nível mundial essencialmente devido à sua versatilidade, fiabilidade e baixo custo. Apesar da alta fiabilidade destes motores, o decorrer do tempo acaba por inevitavelmente levar a um desgaste que se poderá tornar excessivo quando negligenciado, levando assim o motor à situação de avaria. De forma a contornar este problema que resulta em gastos energéticos e prejuízos financeiros para as empresas, consequentes da paragem dos seus sistemas produtivos, as empresas recorrem à prática da manutenção preditiva. Através de uma monitorização contínua dos parâmetros de funcionamento, são realizados sucessivos diagnósticos não invasivos aos sistemas produtivos, nomeadamente motores, prevenindo deste modo o surgimento de falhas e avarias, identificando a origem do problema. A presente dissertação foi elaborada no âmbito da realização de um estágio numa empresa do setor eletromecânico. A referida empresa comercializa equipamentos industriais, dentro dos quais motores elétricos, entre outros componentes de acionamentos eletromecânicos, prestando serviços de manutenção dos mesmos. Este trabalho visou uma reformulação de um projeto de uma bancada para realização de testes de capacidade dos motores. A bancada de ensaio, além de reformulada, ganhou novas funcionalidades. Foi desenvolvido um sistema de análise e diagnóstico de falhas mecânicas em motores elétricos, através da inclusão de sensores adaptados para monitorização dos parâmetros de funcionamento. A escolha das técnicas utilizadas teve por base uma análise dos modos de falha dos elementos do motor. Para facilitar o trabalho do operador, foi incluída uma consola com botões de navegação e um mostrador em LCD para visualização do menu. Foram também comparados dois sistemas diferentes para simulação de carga, ou seja, de teste à capacidade dos motores. No âmbito desta dissertação está a ser preparado um artigo e uma apresentação para o 13º CNM (Congresso Nacional de Manutenção da APMI).

Racionalização do uso de força motriz em fábrica de ração

A falta de investimento no setor energético, aliada à sazonalidade de recursos naturais necessários para a geração de energia hidroelétrica, faz da racionalização do uso de energia elétrica uma ferramenta de apoio imprescindível para o crescimento do País. A ração animal pode representar entre 70 e 80% do custo de produção da criação de animais. Sendo assim, é importante o estudo da racionalização do uso de energia em processos que utilizam intensivamente força motriz, tais como as fábricas de ração. Na fábrica de ração estudada, os motores elétricos são utilizados principalmente para moagem e mistura de granulados e transporte. Com o objetivo de racionalizar o uso da energia elétrica, foi realizado estudo de adequação de força motriz dos equipamentos da fábrica de ração da Indústria Pif Paf Alimentos. O índice de carregamento médio dos motores elétricos estudados foi de 48,6%. O potencial estimado total de economia com energia elétrica anual, utilizando-se sempre da melhor opção de adequação de força motriz foi de R$ 24.426,50 ao ano (23,9%). Para que essas medidas sejam efetivadas, devem-se adequar também: (i) as exigências elétricas do circuito, como ajuste de relés e escolha de fusíveis; (ii) o horário de funcionamento, e (iii) necessidade de implantação de sistema de armazenamento de ração.

Avaliação da deposição da calda de pulverização em função da densidade populacional de Brachiaria plantaginea, do volume e do ângulo de aplicação: effects of density, volume and spraying angle

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a quantidade de calda de pulverização depositada nas folhas de Brachiaria plantaginea, em aplicações de pós-emergência precoce, em que se variou o volume de calda de pulverização, a densidade de plantas m-2 e o ângulo de posicionamento da ponta de pulverização na barra de aplicação. Para isso, foram conduzidos três experimentos em condições de laboratório. Nestes estudos, o volume de calda de pulverização foi obtido por meio da variação da velocidade de deslocamento de um veículo composto por plataforma e quatro rolamentos tracionados por um motor elétrico. Foi utilizada a ponta de pulverização XR Teejet 8001 EVS, na pressão de 241,4 kPa. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com cinco repetições. No primeiro experimento, os volumes utilizados foram de 1147,57; 860,68; 573,78; 459,02; 344,27; 229,51; 114,75; e 57,37 L ha-1 de calda de pulverização, com densidade de 600 plantas m-2. No segundo experimento foram estudadas as densidades de 300, 600, 900 e 1.200 plantas m-2; neste caso, utilizou-se o volume de 229,51 L ha-1 de calda de pulverização. No terceiro experimento avaliou-se o posicionamento do ângulo da ponta de pulverização na barra de aplicação e utilizou-se a densidade de 600 plantas m-2. Estudaram-se os ângulos de -30º, -15º, 90º, +15º e +30º e os volumes de calda de pulverização de 198,76; 221,69; 229,51; 221,69; e 198,76 L ha-1, respectivamente. Foram adotados sinais negativos para o sentido de deslocamento do veículo e sinais positivos para o sentido contrário ao deslocamento. As avaliações do depósito de calda de pulverização, na planta e no solo, foram feitas utilizando-se condutividade elétrica. A porcentagem de depósito de calda de pulverização nas plantas de B. plantaginea foi incrementada com a redução do volume de calda pulverizada por hectare. O depósito de calda por planta foi maior nas densidades maiores de plantas. O ângulo de posicionamento da ponta de pulverização na barra de aplicação incrementou o depósito de calda nas plantas de B. plantaginea, quando comparado com o ângulo de 90º.